Mode dan Format Set Pengalamatan Intruksi

                                                                                                 

                                                                                                 TELKOM SCHOOLS PURWOKERTO

1.1. Mode Pengalamatan

Mode pengalamatan adalah bagaimana cara menunjuk dan  mengalamati suatu lokasi memori pada sebuah alamat dimana operand akan diambil. Mode pengalamatan diterapkan pada set instruksi, dimana pada umumnya instruksi terdiri dari opcode (kode operasi) dan alamat. Setiap mode pengalamatan memberikan fleksibilitas khusus yang sangat penting.

A. Jenis-jenis Pengalamatan

1. Direct Addresing

Dalam mode pengalamatan direct addressing, harga yang akan dipakai diambil langsung dalam alamat memori lain. Contohnya: MOV A,30h. Dalam instruksi ini akan dibaca data dari RAM internal dengan alamat 30h dan kemudian disimpan dalam akumulator. Mode pengalamatan ini cukup cepat, meskipun harga yang didapat tidak langsung seperti immediate, namun cukup cepat karena disimpan dalam RAM internal. Demikian pula akan lebih mudah menggunakan mode ini daripada mode immediate karena harga yang didapat bisa dari lokasi memori yang mungkin variabel.

Kelebihan dan kekurangan dari Direct Addresing antara lain :

Ø  Kelebihan

-          Field alamat berisi efektif address sebuah operand

Ø  Kelemahan

-          Keterbatasan field alamat karena panjang field alamat biasanya lebih kecil dibandingkan panjang word

2. Indirect Addresing

Mode pengalamatan indirect addressing sangat berguna karena dapat memberikan fleksibilitas tinggi dalam mengalamati suatu harga. Mode ini pula satu-satunya cara untuk mengakses 128 byte lebih dari RAM internal pada keluarga 8052.Contoh: MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut, 89C51 akan mengambil harga yang berada pada alamat memori yang ditunjukkan oleh isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Mode pengalamatan indirect addressing selalu merujuk pada RAM internal dan tidak pernah merujuk pada SFR. Karena itu, menggunakan mode ini untuk mengalamati alamat lebih dari 7Fh hanya digunakan untuk keluarga 8052 yang memiliki 256 byte spasi RAM internal.

Kelebihan dan kekurangan dari Indirect Addresing antara lain :

Ø  Kelebihan

-          Ruang bagi alamat menjadi besar sehingga semakin banyak alamat yang dapat referensi

Ø  Kekurangan

-          Diperlukan referensi memori ganda dalam satu fetch sehingga memperlambat proses operasi

3. Immediate Addresing

Mode pengalamatan immediate addressing sangat umum dipakai karena harga yang akan disimpan dalam memori langsung mengikuti kode operasi dalam memori. Dengan kata lain, tidak diperlukan pengambilan harga dari alamat lain untuk disimpan. Contohnya: MOV A,#20h. Dalam instruksi tersebut, akumulator akan diisi dengan harga yang langsung mengikutinya, dalam hal ini 20h. Mode ini sangatlah cepat karena harga yang dipakai langsung tersedia.

Kelebihan dan kekurangan dari Immedieate Addresing antara lain :

Ø  Keuntungan

-          Tidak adanya referensi memori selain dari instruksi yang diperlukan untuk memperoleh operand

-          Menghemat siklus instruksi sehingga proses keseluruhan akan cepat

Ø  Kekurangan

-          Ukuran bilangan dibatasi oleh ukuran field alamat

4. Register Addressing

Pada metode ini operand berada pada register, cara kerja metode ini mirip dengan mode pengalamatan langsung. Perbedaannya terletak pada field alamat yang mengacu pada register, bukan pada memori utama. Field yang mereferensi register memiliki panjang 3 atau 4 bit, sehingga dapat mereferensi 8 atau 16 register general purpose, jadi kesimpulan perbedaannya yaitu CPU mengakses alamat register bukan alamat memori.

Kelebihan dan kekurangan Register Addressing :

Ø  Keuntungan pengalamatan register

-          Diperlukan field alamat berukuran kecil dalam instruksi dan tidak diperlukan referensi memori

-          Akses ke regster lebih cepat daripada akses ke memori, sehingga proses eksekusi akan lebih cepat

Ø  Kerugian

-          Ruang alamat menjadi terbatas

5. Register Indirect Addressing

Metode pengalamatan register tidak langsung mirip dengan mode pengalamatan tidak langsung  Perbedaannya adalah field alamat mengacu pada alamat register.Letak operand berada pada memori yang dituju oleh isi register

Kelebihanan dan kekurangan pengalamatan register tidak langsung adalah sama dengan pengalamatan tidak langsung

Ø  Keterbatasan field alamat  diatasi dengan pengaksesan memori yang tidak langsung sehingga alamat yang dapat direferensi makin banyak.

Ø  Dalam satu siklus pengambilan dan penyimpanan, mode pengalamatan register tidak langsung hanya menggunakan satu referensi memori utama sehingga lebih cepat daripada mode pengalamatan tidak langsung.

6. Displacement Addressing

Displacement Addressing adalah menggabungkan kemampuan pengalamatan langsung dan pengalamatan register tidak langsung. Mode ini mensyaratkan instruksi memiliki dua buah field alamat, sedikitnya sebuah field yang eksplisit

Field eksplisit bernilai A dan field implisit mengarah pada register.

Ada tiga model displacement, yaitu:

Ø  Relative addressing adalah Register yang direferensi secara implisit adalah progra counter (PC)

-          Alamat efektif relative addresing didapatkan dari alamat instruksi saat itu ditambahkan ke field alamat

-          Relativ addressing memanfaatkan konsep lokalitas memori untuk menyediakan operand-operand berikutnya

Ø  Base register addresing adalah register yang direferensi berisi sebuah alamat memori, dan field alamat berisi perpindahan dari alamat itu.

-          Referensi register dapat eksplisit maupun implisit.

-          Memanfaatkan konsep lokalitas memori.

Ø  Indexing adalah field alamat mereferensi alamat memori utama, dan register yang direferensikan berisi pemindahan positif dari alamat tersebut

-          Merupakan kebalikan dari mode base register.

-          Field alamat dianggap sebagai alamat memori dalam indexing.

-          Manfaat penting dari indexing adalah untuk eksekusi program-program iterative.

7. Stack Addresing

Stack adalah array lokasi yang linier = pushdown list = last-in-first-out. Stack Operand berada pada stack, operand secara berkala dimasukan ke stack sehingga ketika operand dibutuhkan maka operand sudah berada pada “top of the stack”. Teknik pengalamatan tersebut harus dapat memenuhi kebutuhan komputasi yang dilakukan oleh computer yang secara garis besar dapat dibagi kedalam tiga kategori yaitu:
- Operasi load (memasukan data).
- Operasi branch (percabangan).                                                                                              
- Operasi aritmatik dan logika.

1.2  Set Intruksi

Set instruksi (instruction set) adalah sekumpulan lengkap instruksi yang dapat dimengerti oleh sebuah CPU, set instruksi sering juga disebut sebagai bahasa mesin (machine code), karna aslinya juga berbentuk biner kemudian dimengerti sebagai bahasa assembly, untuk konsumsi manusia (programmer), biasanya digunakan representasi yang lebih mudah dimengerti oleh manusia.

A. Format Intruksi (biner)

Misal instruksi dengan 2 alamat operand : ADD A,B A dan B adalah suatu alamat register.

Beberapa simbolik instruksi:

      ADD (Add)                      : Penjumlahan

      SUB (Subtract)                 : Pengurangan

      MPY/MUL (Multiply)      : Perkalian

      DIV (Divide)                    : Pembagian

      LOAD (Load)                   : Load data dari register/memory

      STOR (Storage)                : Simpan data ke register/memory

      MOVE (Move)                 : Pindahkan data dari satu tempat ke tempat lain

      SHR (Shift Right)             : Shift kanan data

      SHL (Shift Left)               : Shift kiri data .dan lain-lain

B. Elemen-elemen

v  Operation Code (opcode)

      Yaitu menentukan operasi yang akan dilaksanakan. 

v  Source Operand Reference

      Merupakan input bagi operasi yang akan dilaksanakan 

v  Result Operand Reference

Merupakan hasil dari operasi yang dilaksanakan 

v  Next instruction Reference

Memberitahu CPU untuk mengambil (fetch) instruksi berikutnya setelah instruksi yang dijalankan selesai. Source dan result operands dapat berupa salah satu diantara tiga jenis berikut ini: 

1.       Main or Virtual Memory 

2.       CPU Register 

3.       I/O Device 

C. Desain Set Intruksi

Desain set instruksi merupakan masalah yang sangat komplek yang melibatkan banyak aspek, diantaranya adalah: 

1. Kelengkapan set instruksi 
2. Ortogonalitas (sifat independensi instruksi) 
3. Kompatibilitas : - Source code compatibility - Object code Compatibility 

Selain ketiga aspek tersebut juga melibatkan hal-hal sebagai berikut: 

1. Operation Repertoire: Berapa banyak dan operasi apa saja yang disediakan, dan berapa sulit operasinya 
2. Data Types: tipe/jenis data yang dapat olah Instruction Format: panjangnya, banyaknya alamat, dsb. 
3. Register: Banyaknya register yang dapat digunakan
4. Addressing: Mode pengalamatan untuk operand 

D. Jenis Intruksi

v  Data processing: Arithmetic dan Logic Instructions 

v  Data storage: Memory instructions 

v  Data Movement: I/O instructions 

v  Control: Test and branch instructions 

E. Tranfer Data 

v  Menetapkan lokasi operand sumber dan operand tujuan. 

v  Lokasi-lokasi tersebut dapat berupa memori, register atau bagian paling atas daripada stack. 

v  Menetapkan panjang data yang dipindahkan. 

v  Menetapkan mode pengalamatan. 

v  Tindakan CPU untuk melakukan transfer data adalah :
    a. Memindahkan data dari satu lokasi ke lokasi lain.
    b. Apabila memori dilibatkan :
          1. Menetapkan alamat memori.
          2. Menjalankan transformasi alamat memori virtual ke alamat memori aktual.
          3. Mengawali pembacaan / penulisan memori

Operasi set instruksi untuk transfer data : 

·         MOVE : memindahkan word atau blok dari sumber ke tujuan 

·         STORE : memindahkan word dari prosesor ke memori. 

·         LOAD : memindahkan word dari memori ke prosesor. 

·         EXCHANGE : menukar isi sumber ke tujuan. 

·         CLEAR / RESET : memindahkan word 0 ke tujuan. 

·         SET : memindahkan word 1 ke tujuan. 

·         PUSH : memindahkan word dari sumber ke bagian paling atas stack. 

·         POP : memindahkan word dari bagian paling atas sumber 

F. Arithmetic

Tindakan CPU untuk melakukan operasi arithmetic : 

1.      Transfer data sebelum atau sesudah. 

2.      Melakukan fungsi dalam ALU. 

3.      Menset kode-kode kondisi dan flag. 

      Operasi set instruksi untuk arithmetic :

1. ADD : penjumlahan
2. SUBTRACT : pengurangan
3. MULTIPLY : perkalian
4. DIVIDE : pembagian

5. ABSOLUTE

6. NEGATIVE

7. DECREMENT

8. INCREMENT

Nomor 5 sampai 8 merupakan instruksi operand tunggal. LOGICAL

* Tindakan CPU sama dengan arithmetic
* Operasi set instruksi untuk operasi logical :
1. AND, OR, NOT, EXOR
2. COMPARE : melakukan perbandingan logika.
3. TEST : menguji kondisi tertentu.
4. SHIFT : operand menggeser ke kiri atau kanan menyebabkan konstanta pada ujung bit.
5. ROTATE : operand menggeser ke kiri atau ke kanan dengan ujung yang terjalin. 

G. Conversi

Tindakan CPU sama dengan arithmetic dan logical.
* Instruksi yang mengubah format instruksi yang beroperasi terhadap format data.
* Misalnya pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan biner.
* Operasi set instruksi untuk conversi :
1. TRANSLATE : menterjemahkan nilai-nilai dalam suatu bagian memori berdasrkan tabel korespodensi.
2. CONVERT : mengkonversi isi suatu word dari suatu bentuk ke bentuk lainnya.

H. Input/Output

Tindakan CPU untuk melakukan INPUT /OUTPUT :
1. Apabila memory mapped I/O maka menentukan alamat memory mapped.
2. Mengawali perintah ke modul I/O

* Operasi set instruksi Input / Ouput :
1. INPUT : memindahkan data dari pernagkat I/O tertentu ke tujuan
2. OUTPUT : memindahkan data dari sumber tertentu ke perangkat I/O
3. START I/O : memindahkan instruksi ke prosesor I/O untuk mengawali operasi I/O
4. TEST I/O : memindahkan informasi dari sistem I/O ke tujuan TRANSFER CONTROL

* Tindakan CPU untuk transfer control : Mengupdate program counter untuk subrutin, call / return.

* Operasi set instruksi untuk transfer control :
1. JUMP (cabang) : pemindahan tidak bersyarat dan memuat PC dengan alamat tertentu.
2. JUMP BERSYARAT : menguji persyaratan tertentu dan memuat PC dengan alamat tertentu atau tidak melakukan apa tergantung dari persyaratan.
3. JUMP SUBRUTIN : melompat ke alamat tertentu.
4. RETURN : mengganti isi PC dan register lainnya yang berasal dari lokasi tertentu.
5. EXECUTE : mengambil operand dari lokasi tertentu dan mengeksekusi sebagai instruksi
6. SKIP : menambah PC sehingga melompati instruksi berikutnya.
7. SKIP BERSYARAT : melompat atau tidak melakukan apa-apa berdasarkan pada persyaratan
8. HALT : menghentikan eksekusi program.
9. WAIT (HOLD) : melanjutkan eksekusi pada saat persyaratan dipenuhi
10. NO OPERATION : tidak ada operasi yang dilakukan. 

I. Control System 

Hanya dapat dieksekusi ketika prosesor berada dalam keadaan khusus tertentu atau sedang mengeksekusi suatu program yang berada dalam area khusus, biasanya digunakan dalam sistem operasi. * Contoh : membaca atau mengubah register kontrol.

J. Jumlah Alamat (Number of Addresses) 

Salah satu cara tradisional untuk menggambarkan arsitektur prosessor adalah dengan melihat jumlah alamat yang terkandung dalam setiap instruksinya.
Jumlah alamat maksimum yang mungkin diperlukan dalam sebuah instruksi :
1. Empat Alamat ( dua operand, satu hasil, satu untuk alamat instruksi berikutnya)
2. Tiga Alamat (dua operand, satu hasil)
3. Dua Alamat (satu operand merangkap hasil, satunya lagi operand)
4. Satu Alamat (menggunakan accumulator untuk menyimpan operand dan hasilnya)

Macam-macam instruksi menurut jumlah operasi yang dispesifikasikan
1. O – Address Instruction
2. 1 – Addreess Instruction.
3. N – Address Instruction
4. M + N – Address Instruction

Macam-macam instruksi menurut sifat akses terhadap memori atau register
1. Memori To Register Instruction
2. Memori To Memori Instruction
3. Register To Register Instruction

MUHAMMAD EFAN ABDUL FATTAH

XI TJA 4/21

Untuk materinya dapat didownload disini

DOWNLOAD

• Tweet
• Share
• Share
• Share
• Share

Message from Writer

I love you all!

Related Post